煤岩弹塑性损伤耦合本构模型研究

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煤炭是我国的重要能源,研究煤岩力学性质对煤炭的安全生产具有重要意义。在硐室围岩破坏中,变形是围岩破坏的先决条件和前兆,故本项目试图建立一个有效的煤岩体本构模型。研究成果可望应用到煤矿等地下工程的围岩破坏预测与支护方案的优化中,将取得显著的经济和社会效益。根据煤岩的特性,从塑性势的角度,通过引入损伤一致性条件和塑性一致性条件等理论公式,将其力学特性分为两个部分,即损伤特性和塑性特性,依据条件判断其所处的阶段,得出相应的本构关系。经过在实验室中试验,得出公式所需参数,代入理论推导得出的公式,最后观察对比实验结果。主要研究工作如下所述:(1)分析煤岩的力学特性,由于煤岩在受力时表现出弹塑性特性,且其中伴有微裂纹的发生和扩展,所以应从弹塑性损伤的角度分析其力学特点,首先需要熟悉和理解相关理论的内容。(2)本研究课题需要进行室内实验,取得煤岩的应力-应变变化曲线,并以实验数据作为依据求出理论模型的参数,从而进行实验结果与理论结果的对比。通过利用伺服控制刚性试验机MTS,在不同围压下做三轴压缩实验。(3)利用连续介质损伤力学理论,基于弹塑性损伤耦合,对煤岩的本构模型进行推导,最后得出煤岩的理论本构模型。并结合第二步所做实验得出的实验数据,计算理论模型中的参数,得出理论本构模型应力-应变曲线。(4)对于理论应力-应变曲线和实验得出的应力-应变曲线进行对比分析,以检验理论本构模型的合理性,最后得出本研究课题的结论。
其他文献
近年来,国内外研究人员对矩形钢管混凝土柱的力学性能及变形性能进行了大量的研究,但是他们选用的方法大多为试验研究、解析方法以及数值分析方法,这些方法都存在一定的局限性。